background image

Oczyszczanie gazów 

Oczyszczanie gazów 

odlotowych

odlotowych

z zanieczyszczeń gazowych 

z zanieczyszczeń gazowych 

cz. 2

cz. 2

wykład - Ochrona środowiska rok III inż.

wykład - Ochrona środowiska rok III inż.

© K. Warmiński, UWM w Olsztynie (2007)

© K. Warmiński, UWM w Olsztynie (2007)

background image

Inne metody odsiarczania 

Inne metody odsiarczania 

gazów

gazów

Oprócz omówionych już mokrych metod 

Oprócz omówionych już mokrych metod 

absorpcyjnych stosuje się do 

absorpcyjnych stosuje się do 

odsiarczania:

odsiarczania:

metody adsorpcyjne 

metody adsorpcyjne 

sucha z wprowadzaniem sorbentu do 

sucha z wprowadzaniem sorbentu do 

paleniska

paleniska

adsorpcja na węglu aktywnym lub koksie

adsorpcja na węglu aktywnym lub koksie

spalanie w kotłach fluidalnych

spalanie w kotłach fluidalnych

background image

Metoda sucha

Metoda sucha

Zaliczana do met. adsorbcyjnych 

Zaliczana do met. adsorbcyjnych 

(

(

chemisorpcja

chemisorpcja

);

);

Polega na wprowadzeniu (wtrysku) drobno 

Polega na wprowadzeniu (wtrysku) drobno 

zmielonego (pyłu) sorbentu do właściwej 

zmielonego (pyłu) sorbentu do właściwej 

strefy spalania (komory paleniskowej);

strefy spalania (komory paleniskowej);

sorbentem może być wapniak CaCO

sorbentem może być wapniak CaCO

3

3

dolomit CaCO

dolomit CaCO

3

3

·MgCO

·MgCO

3

3

, wapno gaszone 

, wapno gaszone 

Ca(OH)

Ca(OH)

2

2

 lub wapno palone CaO. 

 lub wapno palone CaO. 

background image

Metoda sucha

Metoda sucha

W temperaturze płomienia następuje 

W temperaturze płomienia następuje 

dekarbonizacja węglanów (750-900

dekarbonizacja węglanów (750-900

o

o

C) lub 

C) lub 

dehydratacja wodorotlenku (400-500

dehydratacja wodorotlenku (400-500

o

o

C) do 

C) do 

CaO i reakcja z SO

CaO i reakcja z SO

2

2

 i HCl

 i HCl

background image

Metoda sucha

Metoda sucha

dehydratacja:  Ca(OH)

dehydratacja:  Ca(OH)

2

2

 = CaO + H

 = CaO + H

2

2

O

O

dekarbonizacja:  CaCO

dekarbonizacja:  CaCO

3

3

 = CaO + CO

 = CaO + CO

2

2

chemisorpcja:

chemisorpcja:

CaO + SO

CaO + SO

2

2

  = CaSO

  = CaSO

3

3

CaO + SO

CaO + SO

3

3

  = CaSO

  = CaSO

4

4

CaO + 2HCl  = CaCl

CaO + 2HCl  = CaCl

2

2

 + H

 + H

2

2

background image

Adsorpcja na węglu

Adsorpcja na węglu

Metoda ta polega na adsopcji SO2 z 

Metoda ta polega na adsopcji SO2 z 

odpylonych gazów na sorbencie 

odpylonych gazów na sorbencie 

węglowym. Sorbentem może być:

węglowym. Sorbentem może być:

węgiel aktywny

węgiel aktywny

  (zastosowanie: 

  (zastosowanie: 

ochrona dróg oddechowych – maski, 

ochrona dróg oddechowych – maski, 

klimatyzacja)

klimatyzacja)

koks aktywny

koks aktywny

 – mniejsza 

 – mniejsza 

skuteczność, ale dużo tańszy 

skuteczność, ale dużo tańszy 

(zastosowanie przemysłowe)

(zastosowanie przemysłowe)

background image

Adsorpcja na węglu

Adsorpcja na węglu

Adsorpcja SO

Adsorpcja SO

2

2

 zachodzi dzięki:

 zachodzi dzięki:

 

 

rozwiniętej powierzchni właściwej

rozwiniętej powierzchni właściwej

 

 

właściwościom katalitycznym węgla – na 

właściwościom katalitycznym węgla – na 

powierzchni zachodzi szybkie utlenianie 

powierzchni zachodzi szybkie utlenianie 

SO

SO

2

2

 do SO

 do SO

3

3

 i hydratacja do H

 i hydratacja do H

2

2

SO

SO

4

4

:

:

SO

SO

2

2

 + ½ O

 + ½ O

2

2

 + H

 + H

2

2

O  =  H

O  =  H

2

2

SO

SO

4

4

Optymalna temperatura ok. 390 K

Optymalna temperatura ok. 390 K

background image

Adsorpcja na węglu

Adsorpcja na węglu

Regeneracje sorbentu można przeprowadzić :

Regeneracje sorbentu można przeprowadzić :

 

 

w podwyższonej temperaturze (700 K) 

w podwyższonej temperaturze (700 K) 

2 H

2 H

2

2

SO

SO

4

4

 + C = 2 SO

 + C = 2 SO

2

2

 + CO

 + CO

2

2

 + 2 H

 + 2 H

2

2

O

O

lub przez  przemywanie wodą (uzyskujemy 

lub przez  przemywanie wodą (uzyskujemy 

roztwór kwasu siarkowego o stężeniu 

roztwór kwasu siarkowego o stężeniu 

kilkunastu procent)

kilkunastu procent)

background image

Kotły fluidalne

Kotły fluidalne

Zastosowanie tego typu rozwiązań ma za 

Zastosowanie tego typu rozwiązań ma za 

zadanie jednocześnie ograniczyć emisję 

zadanie jednocześnie ograniczyć emisję 

SO

SO

2

2

 (chemisorpcja) i NOx (obniżenie 

 (chemisorpcja) i NOx (obniżenie 

temperatury spalania). Drobno zmielone 

temperatury spalania). Drobno zmielone 

paliwo stałe (np. węgiel kamienny) i 

paliwo stałe (np. węgiel kamienny) i 

wapniak utrzymywane są w stanie 

wapniak utrzymywane są w stanie 

fluidalnym przez powietrze zastosowane 

fluidalnym przez powietrze zastosowane 

w niedomiarze (ok. 65% całkowitej ilości 

w niedomiarze (ok. 65% całkowitej ilości 

powietrza) – pierwsza strefa spalania. 

powietrza) – pierwsza strefa spalania. 

background image

Kotły fluidalne

Kotły fluidalne

W drugiej strefie spalania następuje 

W drugiej strefie spalania następuje 

dopalenie paliwa. Dwustrefowe 

dopalenie paliwa. Dwustrefowe 

spalanie przyczynia się do lepszego 

spalanie przyczynia się do lepszego 

wykorzystania paliwa, obniżenia 

wykorzystania paliwa, obniżenia 

temperatury (mniejsza emisja NOx), 

temperatury (mniejsza emisja NOx), 

a dodatek wapniaka eliminuje w 

a dodatek wapniaka eliminuje w 

>90% tlenki siarki z gazów 

>90% tlenki siarki z gazów 

spalinowych. 

spalinowych. 

Reakcje sorpcji jak w metodzie suchej.

Reakcje sorpcji jak w metodzie suchej.

background image

Kotły fluidalne

Kotły fluidalne

background image

Kotły fluidalne

Kotły fluidalne

background image

Kotły fluidalne

Kotły fluidalne

OBJASNIENIA do schematu kotła fluidalnego

OBJASNIENIA do schematu kotła fluidalnego

 

 

1. Palenisko fluidalne wykonane w postaci spawanego płaszcza szczelnego 

1. Palenisko fluidalne wykonane w postaci spawanego płaszcza szczelnego 

stanowiącego wymiennik ciepła.

stanowiącego wymiennik ciepła.

2.  Dno sitowe oryginalnej konstrukcji opartej na polskim patencie, oddziela 

2.  Dno sitowe oryginalnej konstrukcji opartej na polskim patencie, oddziela 

komorę podsitową od paleniska.

komorę podsitową od paleniska.

3. Komora podsitowa zapewnia równomierne doprowadzenie powietrza do dna 

3. Komora podsitowa zapewnia równomierne doprowadzenie powietrza do dna 

sitowego.

sitowego.

4. Układ odpopielania.

4. Układ odpopielania.

5. Korpus kotła wykonany jako płaszcz wodny, do którego montowane są 

5. Korpus kotła wykonany jako płaszcz wodny, do którego montowane są 

pozostałe elementy.

pozostałe elementy.

6. Baterie wężownic, tworzące główną powierzchnię wymiany ciepła.

6. Baterie wężownic, tworzące główną powierzchnię wymiany ciepła.

7. Dozowniki paliwa i sorbentu.

7. Dozowniki paliwa i sorbentu.

8. Bunkry zasypowe zabezpieczające nieprzerwane podawanie paliwa i 

8. Bunkry zasypowe zabezpieczające nieprzerwane podawanie paliwa i 

sorbentu.

sorbentu.

9. Króciec wody zasilającej.

9. Króciec wody zasilającej.

10. Króciec wody powrotnej.

10. Króciec wody powrotnej.

11. Elementy automatyki (pomiaru i sterowania)

11. Elementy automatyki (pomiaru i sterowania)

12. Komora osadcza (I stopień odpylania) wykonana jest jako integralna część 

12. Komora osadcza (I stopień odpylania) wykonana jest jako integralna część 

kotła.

kotła.

13. Miejsce podłączenia cyklonów lub kanałów spalin

13. Miejsce podłączenia cyklonów lub kanałów spalin

14. Wentylator podmuchowy dostarczany wraz z kotłem. 

14. Wentylator podmuchowy dostarczany wraz z kotłem. 

background image

Właściwości złoża 

Właściwości złoża 

fluidalnego

fluidalnego

Złoże fluidalne charakteryzuje się szeregiem cech, 

Złoże fluidalne charakteryzuje się szeregiem cech, 

dzięki którym zapewnione są optymalne warunki 

dzięki którym zapewnione są optymalne warunki 

spalania: 

spalania: 

materiał złoża zachowuje się jak wrzący 

materiał złoża zachowuje się jak wrzący 

płyn

płyn

 - poprzez intensywny ruch cząstek złoża 

 - poprzez intensywny ruch cząstek złoża 

następuje dokładne wymieszanie powietrza, 

następuje dokładne wymieszanie powietrza, 

paliwa i ewentualnie sorbentu, 

paliwa i ewentualnie sorbentu, 

w złożu 

w złożu 

następuje ścieranie

następuje ścieranie

 przereagowanej 

 przereagowanej 

lub spalonej warstwy paliwa, 

lub spalonej warstwy paliwa, 

background image

Właściwości złoża 

Właściwości złoża 

fluidalnego

fluidalnego

ziarna paliwa mają bardzo dobry kontakt z 

ziarna paliwa mają bardzo dobry kontakt z 

powietrzem

powietrzem

 - nie występują strefy gdzie paliwo 

 - nie występują strefy gdzie paliwo 

zgazowywane jest bez dostępu powietrza, a 

zgazowywane jest bez dostępu powietrza, a 

powstałe gazy spalinowe spalane są 

powstałe gazy spalinowe spalane są 

bezpłomieniowo nim opuszczą złoże,

bezpłomieniowo nim opuszczą złoże,

podobnie jak we wrzącej cieczy w całej objętości 

podobnie jak we wrzącej cieczy w całej objętości 

łoża 

łoża 

występuje stała temperatura

występuje stała temperatura

 oraz 

 oraz 

następuje ciągłe uśrednianie składu złoża, 

następuje ciągłe uśrednianie składu złoża, 

background image

Właściwości złoża 

Właściwości złoża 

fluidalnego

fluidalnego

zwiększone współczynniki wymiany ciepła i masy 

zwiększone współczynniki wymiany ciepła i masy 

powodują że, 

powodują że, 

ciepło złoża jest przekazywane do 

ciepło złoża jest przekazywane do 

spalin oraz zanurzonych w nim wymienników

spalin oraz zanurzonych w nim wymienników

 z 

 z 

większą intensywnością; 

większą intensywnością; 

stała 

stała 

niska temperatura spalania

niska temperatura spalania

, oraz brak stref 

, oraz brak stref 

spalania typowych do spalania w płomieniu znacznie 

spalania typowych do spalania w płomieniu znacznie 

ogranicza emisję tlenków azotu

ogranicza emisję tlenków azotu

,

,

dodawanie 

dodawanie 

sorbentu wapiennego

sorbentu wapiennego

 do paliwa 

 do paliwa 

umożliwia wiązanie siarki bezpośrednio w złożu; 

umożliwia wiązanie siarki bezpośrednio w złożu; 

osiągana 

osiągana 

skuteczność odsiarczania 50-98%;

skuteczność odsiarczania 50-98%;

 

 

daje to możliwość spalania również paliw o znacznej 

daje to możliwość spalania również paliw o znacznej 

zawartości siarki

zawartości siarki

background image

Metody ograniczania 

Metody ograniczania 

emisji NO

emisji NO

x

x

background image

Informacje wstępne

Informacje wstępne

W procesie spalania paliw z udziałem 

W procesie spalania paliw z udziałem 

powietrza jako utleniacza powstają 

powietrza jako utleniacza powstają 

trzy rodzaje tlenków azotu w 

trzy rodzaje tlenków azotu w 

następujących proporcjach:

następujących proporcjach:

Tlenki azotu

Tlenki azotu

Udział w emisji 

Udział w emisji 

[%]

[%]

NO

NO

NO

NO

2

2

N

N

2

2

O

O

95 – 97 %

95 – 97 %

3 – 5 %

3 – 5 %

~ 0,5 %

~ 0,5 %

background image

Informacje wstępne

Informacje wstępne

Z względu na brak charakteru 

Z względu na brak charakteru 

kwasowego tlenku azotu NO, w 

kwasowego tlenku azotu NO, w 

porównaniu z NO

porównaniu z NO

2

2

, nie bierze on udziału 

, nie bierze on udziału 

w reakcjach z sorbentami alkalicznymi 

w reakcjach z sorbentami alkalicznymi 

tj. CaO, Ca(OH)

tj. CaO, Ca(OH)

2

2

, lub CaCO

, lub CaCO

3

3

, tak jak to 

, tak jak to 

ma miejsce w przypadku SO

ma miejsce w przypadku SO

2

2

Powstający NO

Powstający NO

2

2

 reaguje z w/w, lecz 

 reaguje z w/w, lecz 

procesy te mają niewielkie znaczenie z 

procesy te mają niewielkie znaczenie z 

uwagi na mały udział NO

uwagi na mały udział NO

2

2

 w NOx (3-5%) 

 w NOx (3-5%) 

background image

Redukcja NOx

Redukcja NOx

Obecnie stosuje się następujące 

Obecnie stosuje się następujące 

metody redukcji emisji NOx:

metody redukcji emisji NOx:

1.

1.

met. pierwotne

met. pierwotne

2.

2.

met. wtórne wykorzystujące:

met. wtórne wykorzystujące:

redukcję NO i NO

redukcję NO i NO

2

2

 do N

 do N

2

2

wstępne utlenienie NO do NO

wstępne utlenienie NO do NO

2

2

 i 

 i 

dalszą absorpcję w układach 

dalszą absorpcję w układach 

alkalicznych

alkalicznych

background image

Metody pierwotne 

Metody pierwotne 

Ze względu na skomplikowane procesy 

Ze względu na skomplikowane procesy 

oczyszczania gazów odlotowych z 

oczyszczania gazów odlotowych z 

NOx i związane z tym wysokie koszty 

NOx i związane z tym wysokie koszty 

często stosuje się redukcję emisji 

często stosuje się redukcję emisji 

NOx u źródła (met. pierwotne)

NOx u źródła (met. pierwotne)

background image

Metody pierwotne 

Metody pierwotne 

Metody te oparte są na:

Metody te oparte są na:

odpowiednim doborze paliwa (mniejsze 

odpowiednim doborze paliwa (mniejsze 

znaczenie niż przy ograniczaniu em. SO

znaczenie niż przy ograniczaniu em. SO

2

2

)

)

obniżaniu 

obniżaniu 

temperatury

temperatury

 spalania

 spalania

obniżaniu 

obniżaniu 

stężenia tlenu

stężenia tlenu

 w strefie 

 w strefie 

spalania

spalania

skracania 

skracania 

czasu

czasu

 przebywania gazów w 

 przebywania gazów w 

strefie wysokich temperatur 

strefie wysokich temperatur 

background image

Metody pierwotne 

Metody pierwotne 

Zadania te można zrealizować kilka sposobów:

Zadania te można zrealizować kilka sposobów:

1.

1.

właściwe zaprojektowanie komory paleniskowej

właściwe zaprojektowanie komory paleniskowej

2.

2.

stosowanie palników niskoemisyjnych

stosowanie palników niskoemisyjnych

3.

3.

wielostrefowe spalanie paliwa

wielostrefowe spalanie paliwa

4.

4.

recyrkulacja spalin do komory paleniskowej

recyrkulacja spalin do komory paleniskowej

5.

5.

zmniejszanie współczynnika nadmiaru 

zmniejszanie współczynnika nadmiaru 

powietrza (tylko kotły gazowe i olejowe)

powietrza (tylko kotły gazowe i olejowe)

6.

6.

zastosowanie wiru niskotemperaturowego

zastosowanie wiru niskotemperaturowego

background image

Palniki niskoemisyjne

Palniki niskoemisyjne

background image

Kotły fluidalne

Kotły fluidalne

Bardzo dobrym rozwiązaniem w 

Bardzo dobrym rozwiązaniem w 

redukcji emisji NOx wraz z 

redukcji emisji NOx wraz z 

odsiarczaniem jest wykorzystanie 

odsiarczaniem jest wykorzystanie 

kotłów fluidalnych (omówionych 

kotłów fluidalnych (omówionych 

wcześniej)

wcześniej)

optymalna temperatura spalania:

optymalna temperatura spalania:

1120 – 1170 K – gwarantuje to wraz z 

1120 – 1170 K – gwarantuje to wraz z 

dwustrefowym spalaniem znaczne 

dwustrefowym spalaniem znaczne 

ograniczenie tworzenia się NOx.

ograniczenie tworzenia się NOx.

background image

Metody wtórne

Metody wtórne

1.

1.

Utleniające 

Utleniające 

- utlenianie NO do NO

- utlenianie NO do NO

2

2

 i wiązanie NO

 i wiązanie NO

2

2

 

 

metodami absorpcyjnymi

metodami absorpcyjnymi

 

 

np. metoda amoniakalna odsiarczania 

np. metoda amoniakalna odsiarczania 

połączona z utlenianiem NO 

połączona z utlenianiem NO 

ozonem

ozonem

Utleniaczami mogą być również:

Utleniaczami mogą być również:

ClO

ClO

2

2

, KMnO

, KMnO

4

4

, K

, K

2

2

CrO

CrO

4

4

 itp. (drogie !!)

 itp. (drogie !!)

background image

Metody wtórne

Metody wtórne

skruber nr 1

skruber nr 1

 – odsiarczanie 

 – odsiarczanie 

skruber nr 2

skruber nr 2

:

:

NO + O

NO + O

3

3

  = NO

  = NO

2

2

2NO

2NO

2

2

 + 2 NH

 + 2 NH

3

3

 + H

 + H

2

2

O  = NH

O  = NH

4

4

NO

NO

2

2

  +  

  +  

NH

NH

4

4

NO

NO

3

3

skruber nr 3

skruber nr 3

 – dodatkowe 

 – dodatkowe 

oczyszczanie

oczyszczanie

background image

Metody wtórne

Metody wtórne

2.

2.

Metoda radiacyjna – metoda nowatorska, 

Metoda radiacyjna – metoda nowatorska, 

polega na bombardowaniu gazów odlotowych 

polega na bombardowaniu gazów odlotowych 

wraz z sorbentami wiązka elektronów 

wraz z sorbentami wiązka elektronów 

wytwarzanych w akceleratorze. Następuje 

wytwarzanych w akceleratorze. Następuje 

aktywacja gazów i sorbentów, w tym 

aktywacja gazów i sorbentów, w tym 

utlenianie NO do NO2 tlenem dwuatomowym. 

utlenianie NO do NO2 tlenem dwuatomowym. 

Stosuje się ją do szybkiego oczyszczania z 

Stosuje się ją do szybkiego oczyszczania z 

SO

SO

2

2

NO

NO

x

x

 i innych zanieczyszczeń.

 i innych zanieczyszczeń.

background image

Metody wtórne

Metody wtórne

3.

3.

Metoda redukcji niekatalitycznej

Metoda redukcji niekatalitycznej

 np. 

 np. 

amoniakiem lub mocznikiem:

amoniakiem lub mocznikiem:

 

 

4NO + 4NH

4NO + 4NH

3

3

 + O

 + O

2

2

  = 4N

  = 4N

2

2

 + 6H

 + 6H

2

2

O

O

2NO

2NO

2

2

 + 4NH

 + 4NH

3

3

 + O

 + O

2

2

 = 3N

 = 3N

2

2

 + 6H

 + 6H

2

2

background image

Metody wtórne

Metody wtórne

3.

3.

Metoda redukcji katalitycznej 

Metoda redukcji katalitycznej 

– zachodzi 

– zachodzi 

wiele reakcji przyśpieszanych katalizatorami m.in.:

wiele reakcji przyśpieszanych katalizatorami m.in.:

 

 

2NO + 2CO  =  2CO

2NO + 2CO  =  2CO

2

2

 + N

 + N

2  

2  

(np. „katalizatory samochodowe

(np. „katalizatory samochodowe

”)

”)

 

 

oraz poprzednie reakcje

oraz poprzednie reakcje

 przyśpieszane katalizatorami

 przyśpieszane katalizatorami

(zastosowania przemysłowe i w nowszych 

(zastosowania przemysłowe i w nowszych 

samochodach)

samochodach)

 

 


Document Outline